Analyysin ja korjaaminen epänormaalissa monipisteen maan kytkennöissä voimansiirtojen ytimissä

Muun muassa usean pisteiden maareittiin kierrettävien muuntimien ytimissä on kaksi tärkeää ongelmaa: ensiksi se voi johtaa paikalliseen lyhytsulkuun ja ytimeen liittyvään ylilämmitykseen, ja vakavissa tapauksissa paikallisiin palovaurioihin ytimeen; toiseksi, normaalissa maaretissä ytimeen kierrettyjen sijaintikiertojen aiheuttamat virtaympyrät voivat aiheuttaa paikallista ylilämmitystä muuntimessa ja mahdollisesti johtaa sähkövirtasorttuihin vikoilmiöihin. Siksi muuntimen ytimen usean pisteiden maareitinvirheet uhkaavat suoraan alueellisten muuntokeskusten päivittäistä toimintaa. Tässä artikkelissa analysoidaan muuntimen ytimen epänormaalia usean pisteiden maareitinvirhettä, esitellään vika-analyysiprosessi ja paikan päällä toteutetut korjaustoimet.

1. Maareitinvian yleiskatsaus

220 kV:n muuntokeskuksen nro 1 päämuuntin on mallia SFPSZB-150000/220, valmistettu 11. marraskuuta 1986 ja käyttöön otettu 8. elokuuta 1988. Alun perin se käytti pakotettua öljykierrosta ilmakeihässä, mutta vuonna 2012 siirryttiin luonnolliseen öljykierrosta ilmakeihässä. 5. maaliskuuta nro 1 päämuuntimen ytimen maareitinvirta oli 40 mA, mikä poikkeaa huomattavasti aiemmista testituloksista. Ytimen maareitinnon verkkovalvonta- ja sijaintikiertorajoituslaitteen tarkastus osoitti ytimen maareitinvirran olevan 41 mA. 

Historialliset tiedot osoittivat, että laite oli automaattisesti kytkennyt 115 Ω:n sijaintikiertorajoittimen 27. helmikuuta. Kun päätettiin, että nro 1 päämuuntimeen saattaa olla ytimen usean pisteiden maareitinvirhe, henkilökunta tarkasti kromatografisen verkkovalvonnan tiedot, mutta ei löytänyt poikkeamaa. Öljynanalyysihenkilöstö otti näyteitä nro 1 päämuuntimesta 5. maaliskuun iltapäivällä öljykromatografian analyysiin, mutta testidatat eivät osoittaneet merkittäviä muutoksia, kuten näkyvästi taulukossa 1, jossa on ylösoluvien kaasukromatografian testitulokset. Verkkovalvontalaitteiston asetuksen mukaan, kun maareitinvirta ylittää 100 mA, laite kytketään automaattisesti vastukselle rajoittamaan maareitinvirtaa. Tämän perusteella pääteltiin, että nro 1 päämuuntimella on ytimen usean pisteiden maareitinvirhe.

2 Laitevian virheanalyysi

Päämuuntimen ydinmaan pohjajännite testidata kolmen viime vuoden ajalta on esitetty taulukossa 2. Historiallisten testidatan vertailu osoittaa, että päämuuntimen numero 1 ydinmaan pohjajännitteen mittaukset ovat pysyneet koko ajan normaalissa vaihteluvälissä, ja öljyssä olevissa hajoavissa kaasuissa ei ole havaittu epänormaaleja suuntauksia. Kuitenkin pohjajännite on kasvanut merkittävästi, ja sähkövirtarajoituslaitteisto on automaattisesti kytkennyt sähkövirtarajoitusupotteen.

Näiden olosuhteiden perusteellisen analyysin perusteella voidaan päätellä, että päämuuntimessa numero 1 on ydinvian monipistekäsitys. Kun monipistekäsitys tapahtui, ydinmaan pohjajänniten valvonta ja sähkövirtarajoituslaitteisto kytki välittömästi upotteet heti sähkövirran kasvun yhteydessä, rajoittaen tehokkaasti sähkövirran määrää. Tämän seurauksena öljyn hajoavien kaasujen kromatografian analyysissä ei ole ilmennyt itseään poikkeamia.

28. maaliskuuta säännöllisen sähkökatkoksen testi muuntamolla nro 1 havaittiin, että ytimen eristysvastusmittaukset vahvistivat monipisteen määräytyneisyyden. Testihenkilöstö mittasi ytimen eristysvastusta käyttäen 1 000 V jännitettä, joka osoitti eristysvastuksen olevan "0". Multimetriä käyttäen mitattuna ytimen maajohdin vastus oli "juokseva" ja vastuksena "0". Nämä mittaukset todistivat, että päämuuntamon nro 1 ydin oli monipisteeseen määrätyn, tarkemmin metalliseen määräytymiseen.

3 Korjaustoimenpiteet

(1) Ottaen huomioon, että maajohdinvika saattaa johtua pehmeästä metallikontaktista, yritettiin poistaa vika kondensaattorimpulssimenetelmällä: Kondensaattori (kapasiteettina 26,94 μF) ladattiin 2 500 V jännitteeseen ja purkautui kolmesti päämuuntamoon nro 1. Impulsien jälkeen mitattiin ytimen eristysvastusta nähdäksemme, olisiko se toipunut. Jos ei toipunut, testijännite nostettiin 5 000 V:een kolmelle lisäpurkautumiselle. Jos vika edelleen jatkui, uudet yritykset keskeytettiin.

(2) Jos kondensaattorimpulssimenetelmä ei onnistunut poistamaan maajohdinvikaa, suoritettiin muuntamon kansiön nostotarkastus, kun olosuhteet sallivat, paikan päällä löytääksemme maapisteen ja poistamaan perustavanlaatuisesti ytimen monipisteen määräytymisvikaa.

(3) Jos päämuuntamoa ei voitu välittömästi de-energoitia kansiön tarkastusta ja huoltoa varten, voidaan toteuttaa väliaikainen toimenpide kytkemällä rajavastus sarjana maajohdon kanssa. Päämuuntamo nro 1 varustettiin JY-BTJZ-ytimen maajohdon online-valvonta- ja rajavastuslaitteella, jossa oli neljä vastusasetusta (115, 275, 600 ja 1 500 Ω), joka oli automaattisesti kytkennyt 115 Ω vastuksen maajohdon virran määrän mukaan. Laitteen komissionoinnin jälkeen valvonta tiivistettiin lyhentämällä testisyklien aikatauluja ytimen maajohdon virran mittaamiseksi ja muuntamon öljyn kromatografian analysointia seurantaan.

Kohteen täytäntöönpanoprosessi oli seuraava: Ensimmäiseksi ytimen ulkoiset maajohdot irrotettiin, ja käytettiin DC-korkeajännitelaitetta kondensaattorin lataamiseen. Noin 3 minuutin lataamisen jälkeen jännite nousi 2,5 kV:een. Sitten käyttäen eristettyä sauvaakin, kytkettiin johtokyna ytimen maajohtoon purkaakseen kondensaattorin muuntamon ytimeen. Yhden kondensaattorin purkautumisen jälkeen 60 sekunnin ytimen eristysvastus toipui 9,58 GΩ:ksi, imukerroin 1,54, joka oli yhtenevä edellisten testitulosten kanssa. Maapiste onnistuneesti poistettiin.

Päämuuntamon nro 1 palauttamisen jälkeen mittasimme ytimen maajohdon virran ytimen maajohdon virrantestillä, joka näytti 2 mA. Samanaikaisesti reaaliaikainen ytimen maajohdon virran valvontalaitteisto myös näytti 2 mA, mikä vahvisti, että vika oli poistunut.